A new approach for groundwater quality management

الملخص AR

تعتبر المياه الجوفية المصدر الرئيسي للمياه في قطاع غزة و هي معرضة للتلوث و خصوصا فيما يتعلق بازدياد معدلات الملوحة التي تتواجد و تتأثر بالعديد من العوامل.

دراسة هذه العوامل عادة ما تكون عملية معقدة مما يجلها مناسبة لتدرس من خلال نظام الشبكات العصبية الصناعية.

إن نمذجة ملوحة المياه الجوفية من خلال الشبكات العصبية الصناعية تتطلب جمع البيانات اللازمة لعملية التدريب التي تقوم بها الشبكة العصبية.

في البداية أُفترض أن ملوحة المياه الجوفية المتمثلة بكمية الكلوريد في المياه الجوفية تتأثر بتسعة عوامل هي معدل تسرب مياه الأمطار للخزان الجوفي و كمية السحب الخاصة بكل بئر و معدل السحب من الخزان الجوفي و المدة الزمنية التي تعرض فيها الخزان الجوفي للسحب و منسوب المياه الجوفية و سمك الخزان الجوفي و عمق الخزان الجوفي و المسافة بين منطقة السحب و البحر و لقد استخرجت هذه البيانات من 56 بئر مياه تغطي معظم مساحة قطاع غزة.

تم تنفيذ عدة محاولات للحصول على نموذج يعطى نتائج جيدة.

في البداية تمت عملية النمذجة باستخدام جميع العوامل المفترضة و من النماذج التي تم تطويرها تم دراسة تأثير العوامل على تركيز الكلوريد في المياه الجوفية و بناء على الدراسة تبين أنه يمكن تجاهل بعض العوامل و تم عمل محاولات أخرى تبين من خلالها أن أفضل شبكة عصبية تم التوصل إليها هي Multilayer Perceptron network (MLP) و تتكون من أربع طبقات هي طبقة المدخلات و يوجد بها 6 نيورن و الطبقة المخفية الأولى و يوجد بها 10 نيورن و الطبقة المخفية الثانية و يوجد بها 7 نيورن و طبقة المخرجات و يوجد بها نيرون واحد.

طبقة المدخلات تمثل العوامل التالية تركيز الكلوريد الابتدائي و معدل تسرب مياه الأمطار للخزان الجوفي و كمية السحب الخاصة بكل بئر و معدل السحب من الخزان الجوفي و المدة الزمنية التي تعرض فيها الخزان الجوفي للسحب و سمك الخزان الجوفي أما طبقة المخرجات فتمثل تركيز الكلوريد النهائي.

لقد أعطت الشبكة العصبية نتائج ممتازة اعتمادا على التقارب الكبير بين القيم الحقيقة و القيم المستخرجة من النموذج حيث بلغت قيمة معامل الارتباط 0.9848 و هذا يعني أن هناك توافقا كبيرا بين القيم الحقيقة و القيم المستخرجة من النموذج مما يجعل النموذج صالحا للاستخدام و التطبيق.

تم استخدام النموذج بنجاح كأداة لدراسة تأثير العوامل على تركيز الكلوريد حيث تبين أن تركيز الكلوريد يتناسب طرديا مع كمية السحب الخاصة بكل بئر و معدل السحب من الخزان الجوفي و المدة الزمنية التي تعرض فيها الخزان الجوفي للسحب و أنها تتناسب عكسيا مع معدل تسرب مياه الأمطار للخزان الجوفي و سمك الخزان الجوفي و استخدم النموذج كوسيلة للتنبؤ بتركيز الكلوريد من الخزان الجوفي في المستقبل و ذلك في حالة إعادة أعمار غزة أيضا.